現(xiàn)在市場上供應(yīng)的工業(yè)機器人，其關(guān)節(jié)數(shù)為3～7個。Z典型的工業(yè)機器人具有6個關(guān) 節(jié)，存在6個自由度，帶有夾手(通常稱為手或末端執(zhí)行裝置)。辛辛那提-米拉克龍 T3 、 尤尼梅遜的PUMA 650 和斯坦福機械手都是具有6個關(guān)節(jié)的工業(yè)機器人，并分別由液壓、 氣壓或電氣傳動裝置驅(qū)動。其中，斯坦福機械手具有反饋控制，它的一個關(guān)節(jié)控制方框圖 如圖5-11所示。從圖可見，它有個光學編碼器，以便與測速發(fā)電機一起組成位置和速度反饋。這種工業(yè)機器人是一種定位裝置，它的每個關(guān)節(jié)都有一個位置控制系統(tǒng)。

圖5 - 11 斯坦福機械手的位置控制系統(tǒng)方框圖

如果不存在路徑約束，那么控制器只要知道夾手要經(jīng)過路徑上所有指定的轉(zhuǎn)彎點就夠 了。控制系統(tǒng)的輸入是路徑上所需要轉(zhuǎn)彎點的笛卡兒坐標，這些坐標點可能通過兩種方法 輸入，即：

1)以數(shù)字形式輸入系統(tǒng)。

2)以示教方式供給系統(tǒng)，然后進行坐標變換，即計算各指定轉(zhuǎn)彎點處在笛卡兒坐標 系中的相應(yīng)關(guān)節(jié)坐標[q₁,…,q₆] 。 計算方法與坐標點信號輸入方式有關(guān)。

對于數(shù)字輸人方式，對f-¹[q₁,…,q₆] 進行數(shù)字計算；對于示教輸入方式，進行 模擬計算。其中，f-¹[qi,…,q₆] 為f[q₁,…,q₆] 的逆函數(shù)，而 f[q₁,…,q₆] 為含有 六個坐標數(shù)值的矢量函數(shù)。Z后，對機器人的關(guān)節(jié)坐標點逐點進行定位控制。假如允許 機器人依次只移動一個關(guān)節(jié)，而把其他關(guān)節(jié)鎖住，那么每個關(guān)節(jié)控制器都很簡單。如果 多個關(guān)節(jié)同時運動，那么各關(guān)節(jié)間力的互相作用會產(chǎn)生耦合，使控制系統(tǒng)變得復雜。

單關(guān)節(jié)控制器的傳遞函數(shù)

把機器人看做剛體結(jié)構(gòu)。圖5-12給出單個關(guān)節(jié)的電動機齒輪-負載聯(lián)合裝置示意圖。